IFPT隨鉆測壓工具的應用與研究

賈立鵬，馮恩龍，魏雪蓮，鄭 超

（1.中海油服油田技術事業部塘沽作業公司，天津 300457；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300457；3.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300457）

隨著科技的進步，中海油服自主研發的D+W系統取得了極大的進展，除了能提供常規的自然伽馬、電阻率、中子、密度等測井項目外，在隨鉆地層壓力測試取得了巨大突破[1]。其中隨鉆測壓技術斯倫貝謝走在最前沿，工具為Stetho Scope，貝克休斯緊隨其后，工具為Tes Trak，哈利巴頓的工具為GeoTap[2-3]。

2019年1月，IPFT在渤海成功商用，隨鉆測壓技術的成功應用，不但打破了國際壟斷，使中國成為全球第三個擁有該技術的國家，中國海洋石油總公司也成為全球第四、國內第一個擁有這項技術的企業。

本文通過IFPT隨鉆測壓工具在渤海油田的應用研究，進一步證實該工具的穩定性和適用性。

1 IFPT工具應用系統簡介

IFPT工具主要掛接于D+W系統上，由IFPT工具（Integrated Formation Pressure Test）、Drilog?測 井 系 統 儀 器 和MWD（Measurement While Drilling）系統三部分組成。

IFPT工具（圖1）由平衡補償系統、推靠坐封系統、緊密抽吸系統、緊急卸壓系統、液壓動力系統、數據采集及自動控制系統和電池供電系統七大系統組成，主要提供井眼打開后第一時間的地層壓力和流度數據。

Drilog測井系統主要有中控DSM（Downhole Status Monitor） 和ACPR（Array Compensated Propagaion Resistivity Tool）組成，其中DSM主要用來時鐘同步、數據的接收和轉發、總線命令的執行等，ACPR可進行電磁波電阻率和自然伽馬的測量。

圖1 IFPT工具示意圖

MWD系統是由液壓推動式脈沖器或者高速率SVP脈沖器和探管組成，其中液壓推動式脈沖器依靠蘑菇頭和限流環的配合，產生泥漿壓力脈沖后，立管壓力傳感器采集信號，再通過地面系統實現數據的接收、編碼和解碼；探管通過三軸磁通門和三軸加速度計來測量井斜、方位和工具面等參數，其中數據傳輸多采用0.1～40bps的速率來完成。

2 性能對比

IPFT工具性能對比見表1。

表1 國際地層測壓儀器性能對比

3 IFPT測量原理

IFPT工具接收地面發送的測壓指令后，D+W系統進入測壓模式，測壓泵開始工作使探針伸出后推靠坐封在井壁上，依次進行四次抽吸過程，數據采集和控制系統將抽吸和恢復過程中的壓力變化數據，發送到中控DSM，中控再通過MWD泥漿傳輸系統將井下數據傳輸到地面系統解碼顯示，圖2為某井地層壓力測試圖。

其中，第一次抽吸是清理管線，聯通地層，第二次抽吸是調查預抽吸，第三次和第四次抽吸是正式抽吸測試，正式抽吸測試是根據調查預抽吸的過程來調整抽吸速度和抽吸量，完成整個智能模式的壓力測試過程。

圖2 地層測試結果

4 IFPT工具應用

4.1 地層壓力分析

4.1.1 關鍵壓力點

圖2中P1-P8是地層測壓過程中的8個關鍵壓力點，P1和P8是測前和測后泥漿壓力，P2是調查預抽吸產生的流動壓力，P3是調查預抽之后恢復的壓力，P4和P6是兩次正式抽吸產生的流動壓力，P5和P7是兩次正式抽吸之后恢復的壓力。一般情況下，將P7作為最終地層壓力。

4.1.2 壓力數據表

渤海XX井IFPT工具作業時，記錄了各種壓力數據，便于計算地層相關信息，見表2。

表2 隨鉆地層測壓數據表

4.1.3 計算壓力系數

地層壓力系數的根據公式K=p/（（H-h）*1.422）計算得出。其中，K為地層壓力系數；p為地層壓力，Psi；H為測點垂深，單位m；h為鉆臺高度，m；1.422為每米水柱的壓強值，Psi。

一般情況下地層壓力系數在0.95～1.05可視為正常壓力，小于0.95則可視為地層欠壓，超過1.05則可視為地層超壓。泥漿當量密度計算方法與之類似，用測前泥漿柱壓力代替地層壓力計算即可。

4.2 施工要點分析

4.2.1 施工要點

（1）測壓點計算。測壓點深度是地層垂深數據，在進行地層測壓時，需通過井眼軌跡數據換算成斜深數據，再加上IFPT儀器的零長。

（2）黏卡實驗。到達測壓點后，循環兩遍后關泵做黏卡實驗5min和10min兩組，做完黏卡實驗后，開泵找探針工具面。

（3）校深。下鉆至測壓點下方，然后上提到測點下方鉆桿接箍處，將頂驅剎車剎死后，測壓工程師向井下工具發測壓指令。

（4）測壓作業期間保持鉆具絕對靜止，從測壓指令發送完成到測壓結束約15min，測壓期間為避免大排量沖刷井壁，可降低排量，該測壓點測壓結束后，排量提升至正常排量。

（5）基于IFPT工具探針回收設計的特征，在井下發生緊急情況時，可智能回收探針，無法回收時，可直接切斷。

4.2.2 測試流程設計

IFPT工具現場作業流程設計見圖3

圖3 IFPT現場作業流程

4.3 壓力曲線應用分析

4.3.1 壓力數據評價

壓力數據和壓力曲線傳到陸地，進行地層壓力測試質量評估和儲層流度計算。圖2中顯示了xx井的IFPT工具內存信息。深度：2 103.85m（MD），1 569.06m（TVD），測前泥漿壓力：2 729.40Psi，測后泥漿壓力：2 728.90Psi地層壓力：1 891.47Psi，流度：1.14mD/cp，測試評價：低滲透有效點，測壓抽吸量：2.96c，測壓抽吸速度：0.14cc/s。

經分析，實時壓力曲線和內存曲線響應變化一致，能夠反映地層壓力變化的特征。

4.3.2 壓力數據應用

根據地層壓力繪制地層壓力與深度圖和壓力恢復速率和深度圖，可以計算判斷流體性質和計算地層滲透率大小，圖4是某井地層力與深度圖。

圖4 井地層壓力與深度圖

判斷流體性質。在實際應用中，往往以深度為縱軸，壓力為橫軸做壓力梯度圖。根據圖4的斜率分析：氣的密度小，壓力剖面上斜率也大，油的密度較大，壓力剖面上斜率也較大，水的密度大壓，力剖面上斜率小，最終，根據對應深度壓力特征判斷流體性質。

判斷地層滲透率大小。根據圖2中，第三次和第四次壓力恢復的速度不同，恢復的快慢由地層滲透率大小決定，依次可判斷其滲透率大小。

5 結論和建議

1）在渤海油田，IFPT工具在不同區塊表現了較強的適應能力，特別是在沙泥巖交互層，大段砂巖、大段泥巖測壓曲線質量良好。

2）IFPT工具的測壓曲線能劃分儲層，成功識別油氣水界面。

3）IFPT工具的測壓曲線能判斷地層滲透率大小，判斷油藏物性。

建議。

4）開展IFPT渦發供電模式研發與掛接。

5）設計新式探針膠皮結構和材質，以應對復雜地層，提高坐封比率。